Введение к работе
Актуальность исследования
Операция термообработки зерна является одной из широко востребованных в технологических процессах переработки зерна и находит свое применение в производстве пищевых концентратов, комбикормов и т.п. При этом использование того или иного метода термообработки имеет свои достоинства и недостатки. В частности, нагрев зерна в потоке инфракрасного (ИК) излучения, (данный процесс принято называть - микронизацией) позволяет достичь существенных изменений в химических, микробиологических, физико-механических комплексах продукта, в том числе зерна и круп за значительно меньшую продолжительность обработки по сравнению, например, с конвективным и кондуктивным способами нагрева. Вопросами нагрева и сушки при ИК энергоподводе занимался ряд исследователей, в частности Лебедев П.Д., Красников В.В., Ильясов С.Г., Гинзбург А.С., Плаксин Ю.М.
В настоящее время метод инфракрасного нагрева нашел свое применение в отечественных установках высокотемпературной микронизации (ВТМ) зерна, используемых, например, в производстве крупы быстрого приготовления и зерновых хлопьев. Однако, многие вопросы, связанные с влиянием облученности и влагосодержания на процессы сушки до сих пор изучены недостаточно. А влияние микронизации на инактивацию антипитательных веществ в сое не рассматривался вообще. Соответственно, дальнейшие исследования этих процессов с целью повышения эффективности термообработки бобов сои и крупы остается актуальной.
Цель и задачи исследования
Целью настоящей работы является научное обоснование целесообразных режимов микронизации крупы перловой и пшенной, а также бобов сои с точки зрения длительности обработки, энергозатрат и начального влагосодержания, в связи с чем решались следующие основные задачи:
Получение экспериментальных данных о процессе ИК нагрева с оценкой
продолжительности обработки до начала потемнения поверхности крупы и
бобов сои, обезвоживания (сушки) и инактивации антипитательных веществ в сое.
разработка математических моделей ИК нагрева, обезвоживания и
термоинактивации уреазы в сое при ВТМ на основе имеющихся
представлений о термоактивируемых процессах в условиях меняющейся
температуры.
Научная новизна.
получены новые экспериментальные данные в широком диапазоне варьируемых факторов по: ИК нагреву и обезвоживанию сои, пшенной и перловой крупы; инактивации антипитательных веществ в сое; определению продолжительности обработки до начала потемнения продукта, которое может быть использовано для автоматизации процесса микронизации. Выявлено влияние на характеристики этих процессов начального влагосодержания продукта;
модифицирована и экспериментально подтверждена математическая модель ИК нагрева зернопродуктов (на примере бобов сои, пшенной и перловой крупы), и предложена модель продолжительности ИК обработки до начала их потемнения с учетом начального влагосодержания;
на базе представлений о процессе сорбции (десорбции) и положений, принятых в химической кинетике, разработаны математические модели термоактивируемых процессов, таких как обезвоживание и инактивация антипитательных веществ с учетом непостоянства температуры продукта при высокотемпературной микронизации. Подтвержден факт влияния начального влагосодержания на интенсивность процесса инактивации уреазы в сое;
научно обоснованы целесообразные режимы ИК обработки при высокотемпературной микронизации бобов сои и крупы перловой и пшенной.
Достоверность полученных результатов и обоснованность выводов основаны на использовании соответствующих физических законов, подтверждена как данными экспериментальных исследований и их анализом с
использованием современных компьютерных программ, так и применением средств математического моделирования.
Практическая значимость
На основании результатов экспериментальных исследований предложены целесообразные режимы ИК-термообработки перловой и пшенной крупы и сои, с учетом влияния длительности обработки, облученности и начального влагосодержания. Получены математические модели, позволяющие по нескольким производственным экспериментам прогнозировать влагосодержание крупы после термообработки и активность уреазы в сое. Результаты исследований и рекомендации переданы ООО «ТК «Александрия», производящей зернопродукты быстрого приготовления, и были использованы для корректировки технологических инструкций при высокотемпературной микронизации зерна и крупы и рационализации режимов ИК термообработки на действующих в производстве микронизаторах.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы были представлены на следующих конференциях: IV научно-техническая конференция-выставка с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (г. Москва, 2006 г.); Международная научно-практическая интернет-конференция «Инновационные процессы и технологии» (г. Кутаиси, Грузия, 2011 г.); Международная научно-практическая конференция «Совершенствование технологии и техники производства пищевых продуктов» (г.Кутаиси, Грузия, 2011г.); Всероссийская заочная научно-практическая конференция «Инновации в науке: пути развития» (г. Чебоксары, Чувашская Республика 2011 г.).
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 8 статей, из них 4 статьи в журнале, рекомендованном ВАК.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 156 страницы, из них 141 страница
основного текста, 67 рисунков, 21 таблица и 3 приложения. Список литературы включает 127 наименований, из них 18 на иностранном языке.
